Разработка методов расчета радиационно-плазмодинамических процессов в мощных электроразрядных источниках УФ-излучения

• Автор: Гришин, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 391 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННО - МАГНИТОПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ И УДАРНЫХ ВОЛН
1.1. Мощные электроразрядные источники излучения высокой спектральной яркости и ударных волн
1.2. Общая физическая и математические постановки задач численного моделирования РПД-процессов в сильноточных импульсных электрораз-рядных системах
1.2.1. Одномерные математические модели импульсных электроразряд-ных источников
1.2.2. Двумерные математические модели импульсных электроразряд-ных источников в газовых средах
1.3. Методика расчета термодинамических и оптические свойств многокомпонентной плазмы
1.4. Методы численного моделирования сильноточных светоэрозионных излучающих разрядов
1.4.1. Численные методы решения одномерных уравнений РМГД
1.4.2. Численные методы решения двумерных уравнений РМГД
1.4.3. Тестирование численных методов
Глава 2. РАДИАЦИОННАЯ ПЛАЗМОДИНАМИКА ИЗЛУЧАЮЩИХ ЭРОЗИОННЫХ ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ В ВАКУУМЕ И ГАЗАХ
2.1. Динамика вакуумных эрозионных квазистационарных плазмодинамических разрядов типа “плазменный фокус”
2.1.1. Динамика электромагнитного ускорения плазмы в канале вакуумного ЭПУ эрозионного типа при больших параметрах Стюарта

2.1.2. Особенности формирования плазменного потока в поперечном сечении канала вакуумного ЭПУ с учетом эффекта Холла
2.1.3. Плазмодинамика процесса формирования плазменного фокуса за срезом вакуумного ЭПУ эрозионного типа
2.1.4. Плоские компрессионные течения плазмы
2.2. Численное моделирование светоэрозионных плазмодинамических МПК-разрядов в газах
2.2.1. Общие физические особенности и математическая модель МПК-разрядов в газах
2.2.2. Электротехнические характеристики и энергомощностные режимы МПК-разрядов в газах
2.2.3. Радиационно-плазмодинамические структуры и спектрально-яркостные характеристики МПК-разрядов
2.2.4. Сравнение результатов расчетов МПК-разрядов в газах с экспериментальными данными
Глава 3. РАДИАЦИОННАЯ ПЛАЗМОДИНАМИКА СИЛЬНОТОЧНЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ РАЗРЯДОВ В ГАЗАХ
3.1. Радиационно-магнитоплазмодинамические режимы и структуры СИР
в газах
3.1.1. Одномерные математические модели импульсных излучающих разрядов в плотных газовых средах
3.1.2. РПД-режимы и спектрально-яркостные характеристики СИР в газовых средах. Результаты расчетов
3.2. Математическое моделирование линейно-стабилизированного поверхностного разряда в газах
3.2.1. Математическая модель ЛСПР в газовых средах
3.2.2. Плазмодинамика и структуры ЛСПР в среде аргона и воздуха атмосферного давления
3.2.3. Спектрально-яркостные и эрозионные характеристики ЛСПР
3.2.4. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными

Глава 4. ВОЗДЕЙСТВИЕ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ МОЩНЫХ МПК-РАЗРЯДОВ НА ВЕРХНЮЮ АТМОСФЕРУ ЗЕМЛИ
4.1. Мощные электроразрядные источники УФ-излучения, как средства искусственной локальной модификации параметров верхней атмосферы Земли
4.2. Начальный химический состав локально возмущенной области верхней атмосферы Земли от источника УФ-излучения
4.3. Вклад фотоэлектронов в возбуждение и ионизацию при действии на атмосферу УФ-излучения
4.4. Релаксационные процессы в УФ-возмущенной области
4.5. Критерии возмущения верхней атмосферы УФ-излучением МПК-раз-ряда
4.6. Экспериментальная проверка фотохимической модели
4.7. Вопросы практического использования МПК-разряда для решения научных и прикладных задач
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ СЕЛЕКТИВНОЙ ФОТОДИССОЦИАЦИИ И ФОТОВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО СЛОЯ ИМПУЛЬСНЫМИ ПОТОКАМИ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ
5.1. Метод селективного фотовоздействия и анализ первичных фотохимических процессов в газовых средах при воздействии импульсных потоков УФ-излучения
5.2. Пространственно-временная динамика фотолизного разложения примесных молекул газовых слоев при воздействие встречных импульсных потоков УФ-излучения
5.3. Исследование кинетики и энергетических характеристик фотодиссо-ционных газовых ОКГ с оптической накачкой
5.4. Фотохимическая очистка газовых сред от экологически вредных примесей с использованием системы источников УФ-излучения на основе ЛСПР

- газовые открытые неограниченные разряды (ОНР - рис. 1.1 в), с действием сжимающих электромагнитных сил и противодавления окружающего разряд газа;
- газовые открытые поверхностные разряды (ОПР - рис. 1.1 г), в которых ограничения теплового расширения плазмы осуществляется одновременно электромагнитными силами, внешней газовой средой и твердой поверхностью.
В группу вакуумных ОНР входят разряды типа взрывающихся проволочек и фольг. Эти же разряды могут осуществляться и в газовых средах, т.е. входить в состав группы газовых ОНР, к которой при соответствующих мощностях можно отнести и искровые разряды. Результаты теоретических и экспериментальных исследований таких типов разрядов обобщены в работах [4, 9, 10]. СИР типа ОНР, инициируемые электровзрывом тонких проводников, служат весьма эффективными источниками вы-сокояркостного теплового излучения, способными генерировать значительную световую энергию. Технически они являются сравнительно несложными и надежными устройствами. Однако такие источники есть, по существу, устройства одноразового действия, реализация импульсно-периодического режима их работы встречает значительные трудности. Этот эксплуатационно-технический недостаток ОНР, как показала практика, весьма существенен и в значительной степени ограничивает возможности их широкого практического применения. В настоящее время такие источники излучения и УВ используются в основном в научных исследованиях.
По видимому, наиболее перспективным направлением создания мощных источников излучения с омическим нагревом, удовлетворяющих требованиям многих практических и научных приложений, является использование открытых поверхностных СИР (ОПР) в газах (рис. 1.1 г). Именно в этом направлении в последние годы были сосредоточены основные усилия исследователей и достигнут значительный научный и технический прогресс. В группу ОПР входят разряды, плазменные образования которых формируются над цилиндрической или плоской поверхностью неразрушае-мого диэлектрика [6, 7, 73, 75], которая является не только плазмообразующим веществом, но и в ряде случаев (например, линейно-стабилизированный поверхностный разряд в плотных газах) выполняет функцию необходимого конструктивного элемента, ответственного за инициирование разряда.